基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器及覆冰检测方法技术

技术编号:19212791 阅读:33 留言:0更新日期:2018-10-20 05:46
本发明专利技术公开的基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器,包括覆冰感知传感器,覆冰感知传感器与数字化处理电路相连,其电路包括主控芯片和A\D转换模块,主控芯片包括复位模块、RTC定时模块,数据存储模块、电压转换模块和数据通讯模块,覆冰感知传感器通过A\D转换模块连接主控芯片。本发明专利技术还公开了覆冰的检测方法,先将覆冰传感器安装在输电导线上,数据监测后台发送信号给主控芯片,主控芯片控制触点对和温度传感器测量各触点位置的电阻值和温度,然后根据得到的电阻值和温度判断触点位置的介质,并发送给数据监测后台,数据监测后台绘制覆冰形状,从而计算覆冰厚度。本发明专利技术解决了覆冰监测技术无法准确地监测线路覆冰厚度和形状的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器及覆冰检测方法
本专利技术属于输电线路覆冰测量
,涉及一种基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器及覆冰检测方法。
技术介绍
在冰雨或冰雪条件下,悬空输电线,高压输电线固定塔架,海上钻井平台、建筑物或各种设备表面、悬空支架,树枝等的覆冰常常可以造成巨大的灾害后果。2008年年初,我国南方遭遇罕见的冰雪灾害,连续的冻雨气候使很多电力输电导线、塔架上覆冰厚度达50~100mm,大大超过了一般电力输电网承载覆冰厚度的技术标准,从而导致电塔倒塌,电力输电网大面积瘫痪,进而引发交通受阻,通讯不畅,停电停水,林木被毁等一系列问题,据统计,冰雪灾害造成的直接损失高达2530.5亿元人民币,如果能随时实现对电力输电网输电线或塔架覆冰厚度的准确检测,就可以采取有效预防措施来避免覆冰与大雪造成的灾害。目前的线路覆冰监测主要基于力学传感器,主要是进行等效覆冰厚度的测量,无法精确测量覆冰厚度和形状。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器,解决了现有输电线路覆冰监测技术无法准确地监测线路覆冰厚度和形状的问题。本专利技术的另一目的是提供一种基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器的覆冰检测方法。本专利技术所采用的技术方案是,基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器,包括覆冰感知传感器,覆冰感知传感器的一端通过导线与数字化处理电路相连,数字化处理电路包括绝缘外壳,绝缘外壳内部固接有主控芯片和A\D转换模块,主控芯片包括复位模块、RTC定时模块,数据存储模块、电压转换模块和数据通讯模块,数据通讯模块采用485电平作为数据输出接口,覆冰感知传感器通过A\D转换模块传输信号给主控芯片;覆冰感知传感器包括两个半圆环绝缘板,半圆环绝缘板一侧表面设置有若干触点对,触点对均连接控制译码选通模块和电压处理采集模块,半圆环绝缘板的另一侧表面还固接若干温度传感器,温度传感器和触点对的数目一致,温度传感器均连接控制译码选通模块。本专利技术的其他特点还在于,每个触点对包括若干金属触头,金属触头分别固接在两个半圆环绝缘板表面,并且绕两个半圆环绝缘板表面均匀分布,分别位于两个半圆环绝缘板表面上的金属触头数目一致,温度传感器与金属触头的位置一一对应。半圆环绝缘板底面开有凹槽,凹槽的横截面呈半圆形,凹槽的圆心与半圆环绝缘板的圆心重合,并且凹槽的半径小于半圆环绝缘板的半径。绝缘外壳呈立方体,立方体底面中间开有通槽,通槽的横截面呈半圆形,半圆形的半径等于凹槽的半径。本专利技术所采用的另一技术方案是,一种采用如上述的基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器检测覆冰的方法,具体操作步骤如下:步骤1.安装数字式覆冰传感器在输电线路上;步骤2.数字式覆冰传感器上电启动,数据监测后台发送需要设定的数值信息给数字式覆冰传感器的主控芯片,主控芯片将接收到的数值信息命令进行分类处理;步骤3.数字式覆冰传感器的主控芯片根据分类处理后的数据信息发送采集命令给覆冰感知传感器,覆冰传感器上的触点对和温度传感器检测输电线路上介质的电阻值和温度,并将检测到的输电线路上介质的电阻值和温度值上传给主控芯片,主控芯片将得到的电阻值与历史数据进行对比,从而判断出输电导线上触点对位置的介质是冰还是空气;步骤4.主控芯片将判断出来的输电导线上触点对位置的介质信息发送到数据监测后台,数据监测后台绘制输电线路上的覆冰形状图。步骤1中安装数字式覆冰传感器的具体操作如下:首先将数字式覆冰传感器的凹槽部分分别卡在输电导线上任意位置以固定,然后通过无线连接的方式将数字式覆冰传感器与覆冰监测装置连接,最后将覆冰监测装置与数据监测后台连接,控制数字式覆冰传感器上电启动。步骤2的具体操作如下:数字式导线覆冰传感器上电启动后,复位模块首先执行复位操作,将所有阈值复位,然后,通过操作数据监测后台,根据输电导线的直径和承重力能力设定覆冰厚度的阈值,根据输电线路上覆冰的增长速度和难易程度设定数据采集时间间隔4-10min和数据上传时间间隔1.5-3h、根据输电线路所处环境情况设定温度报警阈值和传感器的时间,然后通过485通讯方式传递数据信号给数字式覆冰传感器的数据通讯模块,进而传输给主控芯片,主控芯片对接收到的数据信号进行判断,如果是阈值和时间间隔命令,则自动存储到数据存储模块中,如果是传感器时间,则对RTC定时模块的时间进行设置,保证数字式覆冰传感器与外界时间保持一致。步骤3的具体操作如下:步骤3.1主控芯片根据接收到的数据采集时间间隔,定期的向覆冰感知传感器的控制译码选通模块发送接通信号,控制译码选通模块对覆冰感知传感器的触点对和温度传感器根据距离导线由近到远、依次逐对进行接通,通过触点对测量导线上每个位置上覆冰与空气的电阻,通过温度传感器测量导线周围的温度;步骤3.2覆冰感知传感器将测量到的电阻值上传到电压处理采集模块,电压处理采集模块将电阻值转换成A\D转换模块可以识别的电压,然后,通过A\D转换模块传输给主控芯片,主控芯片通过欧姆定律和分压原理计算出电路的电阻,从而得到触点对(9)测量的介质的电阻;覆冰感知传感器将测量到的温度值直接传输给主控芯片,进而主控芯片获取覆冰感知传感器传输的输电线路上覆冰和空气的电阻以及温度数据,并将数据存储在数据存储模块中;步骤3.3主控芯片将获取的导线附近覆冰和空气的电阻以及温度数据数据与数据存储模块中的历史数据通过比较算法比较分析电阻值,如果电阻值数据出现明显的突变点,则突变位置即为覆冰和空气交界处,否则为空气。步骤4的具体操作如下:主控芯片判断出覆冰感知传感器中触点对之间的介质后,主控芯片根据数据上传时间间隔或者数据监测后台发送的传输数据的信号,将触点对之间介质信息通过数据通讯模块传输给数据监测后台,数据监测后台根据覆冰感知传感器上触点的位置和得到的触点对之间的介质信息,对覆冰感知传感器上不同触点位置的介质信息进行标记,并绘制出导线上覆冰情况的图形,从图形上得到覆冰的位置和厚度。本专利技术的有益效果是,基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器及覆冰检测方法,该数字式导线覆冰传感器包括覆冰感知传感器,其在导线周围布置有大量成对存在的触点和温度传感器,通过传感器内部的CPU和译码选通模块,由近及远的对导线周围的触点对和等效距离的温度传感器通电,覆冰和空气具有不同的电阻特性,测量得到的覆冰和空气内触点对间介质的电阻值和温度值会有较大不同,经控制芯片收集全部数据之后,计算分析可得到输电线路的覆冰厚度和形状的测量。覆冰测量传感器内部设置有存储模块,在传感器通电之后可自行进行覆冰测量、数据存储等操作。可以通过外部连接的控制芯片对覆冰测量传感器实现采集时间间隔的设置、对时、历史信息的读取的操作。附图说明图1是本专利技术的基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器及覆冰检测方法中覆冰传感器的外壳结构示意图;图2是本专利技术的基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器及覆冰检测方法中覆冰传感器的数字电路与覆冰感知传感器相连的结构示意图;图3是本专利技术的基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器及覆冰检测方法中覆冰感知传感器的内部结构示意图;图4是本专利技术的基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器及覆冰检测方法中的覆冰传感器安装的示意图;图5是覆冰感知传感器中触点的位置分布示意图;图6是主控芯片标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器,其特征在于,包括覆冰感知传感器(8),所述覆冰感知传感器(8)的一端通过导线与数字化处理电路相连,所述数字化处理电路包括绝缘外壳,所述绝缘外壳内部固接有主控芯片(1)和A\D转换模块(7),所述主控芯片(1)包括复位模块(2)、RTC定时模块(3),数据存储模块(4)、电压转换模块(5)和数据通讯模块(6),所述数据通讯模块(6)采用485电平作为数据输出接口,所述覆冰感知传感器(8)通过所述A\D转换模块(7)传输信号给所述主控芯片(1);所述覆冰感知传感器(8)包括两个半圆环绝缘板,所述半圆环绝缘板一侧表面设置有若干触点对(9),所述触点对(9)均连接控制译码选通模块(11)和电压处理采集模块(12),所述半圆环绝缘板的另一侧表面还固接若干温度传感器(10),所述温度传感器(10)和所述触点对(9)的数目一致,所述温度传感器(10)均连接所述控制译码选通模块(11)。

【技术特征摘要】
1.基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器,其特征在于,包括覆冰感知传感器(8),所述覆冰感知传感器(8)的一端通过导线与数字化处理电路相连,所述数字化处理电路包括绝缘外壳,所述绝缘外壳内部固接有主控芯片(1)和A\D转换模块(7),所述主控芯片(1)包括复位模块(2)、RTC定时模块(3),数据存储模块(4)、电压转换模块(5)和数据通讯模块(6),所述数据通讯模块(6)采用485电平作为数据输出接口,所述覆冰感知传感器(8)通过所述A\D转换模块(7)传输信号给所述主控芯片(1);所述覆冰感知传感器(8)包括两个半圆环绝缘板,所述半圆环绝缘板一侧表面设置有若干触点对(9),所述触点对(9)均连接控制译码选通模块(11)和电压处理采集模块(12),所述半圆环绝缘板的另一侧表面还固接若干温度传感器(10),所述温度传感器(10)和所述触点对(9)的数目一致,所述温度传感器(10)均连接所述控制译码选通模块(11)。2.如权利要求1所述的基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器,其特征在于,所述每个触点对(9)包括若干金属触头,所述金属触头分别固接在两个半圆环绝缘板表面,并且绕所述两个半圆环绝缘板表面均匀分布,所述分别位于两个半圆环绝缘板表面上的金属触头数目一致,所述温度传感器(10)与所述金属触头的位置一一对应。3.如权利要求2所述的基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器,其特征在于,所述半圆环绝缘板底面开有凹槽,所述凹槽的横截面呈半圆形,所述凹槽的圆心与所述半圆环绝缘板的圆心重合,并且凹槽的半径小于所述半圆环绝缘板的半径。4.如权利要求2所述的基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器,其特征在于,所述绝缘外壳呈立方体,所述立方体底面中间开有通槽,所述通槽的横截面呈半圆形,所述半圆形的半径等于所述凹槽的半径。5.一种采用如权利要求3或4所述的基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器覆冰检测的方法,其特征在于,具体操作步骤如下:步骤1.安装数字式覆冰传感器在输电线路上;步骤2.数字式覆冰传感器上电启动,数据监测后台(17)发送需要设定的数值信息给所述数字式覆冰传感器的主控芯片(1),主控芯片(1)将接收到的数值信息命令进行分类处理;步骤3.数字式覆冰传感器的主控芯片(1)根据分类处理后的数据信息发送采集命令给覆冰感知传感器(8),覆冰传感器(8)上的触点对(9)和温度传感器(10)检测输电线路上介质的电阻值和温度,并将检测到的输电线路上介质的电阻值和温度值上传给主控芯片(1),主控芯片(1)将得到的电阻值与历史数据进行对比,从而判断出输电导线上触点对(9)位置的介质是冰还是空气;步骤4.主控芯片(1)将判断出来的输电导线上触点对(9)位置的介质信息发送到数据监测后台(17),数据监测后台(17)绘制输电线路上的覆冰形状图。6.一种如权利要求5所述的基于空气与冰电阻特性差异的覆冰传感器覆冰检测的方法,其特征在于,所述步骤1中安装数字式覆冰传感器的具体操作如下:首先将所述数字式覆冰传感器的凹槽部分分别卡在输电导线上任意位置以固定,然后通过无线连接的方式将数字式覆冰传...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄新波李志文朱永灿吴明松薛志鹏高华
申请(专利权)人:西安工程大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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